更新时间：2023-12-07 20:53
研究自地壳形成起（约距今45亿年前）至寒武纪（约距今5亿7千万年前）以前这一阶段中地壳的地质发展史及演变规律的科学，称为“前寒武纪地质学”前寒武纪是地壳发展过程中最古老的地质历史时代，也是地球上生命开始形成和发展的初期阶段。因此，它的研究对探索地球和地壳的形成过程及其演变规律以及生命起源，生命演化规律具有重要的意义。前寒武纪地层产有丰富的铁、铜、金、钴、锰、镍、铀等矿产。
寒武纪之前的地质时期。又称先寒武纪。前寒武纪始于最早的地质阶段，结束于约5.7亿年前。系这一时期形成的地层之称，位于寒武系之下。前寒武纪曾划分为太古代和元古代，现广泛采用太古宙和元古宙分别表示其早、晚两个阶段，分界线为25亿年前。1930年，G.H.查德威克将全部地质时期划分为两部分：寒武纪以前称为隐生宙；自寒武纪始的地质时期称显生宙。近年来，由于软躯体动物化石在前寒武纪地层上部被发现，并据以划分为太古宙和元古宙，隐生宙之称已趋于不用。
前寒武纪地层在全球有广泛出露，大面积露头的地区称地盾或克拉通。主要地盾有波罗的地盾、西伯利亚地盾、中国地盾、加拿大地盾、非洲（含阿拉伯）地盾、南美地盾、澳大利亚地盾和南极洲地盾等。地盾区的太古宙岩石大部分为绿岩、花岗岩和伴有基性火山岩的沉积变质岩。20亿年前的前寒武纪岩层中广泛产出带状含铁建造，其后出现陆成红层，这种变化可能反映早期生物造氧作用的发展。冰碛岩是前寒武纪的一种特殊类型，下元古界上部，在加拿大地盾和南部非洲有明显的冰碛岩分布；上元古界上部、亚、欧、美、澳各大洲都有冰碛岩分布。
现有岩石和矿物，年龄在距今35亿～46亿年的极少。已不能用放射性测定法确定其原始形成的时间。能够识别的最老的沉积岩和火山岩，年龄都不超过38亿年。地球表面上在距今约27亿～38亿年形成的沉积岩和火山岩都经过变形和变质。最老的未变质的产状平缓的沉积岩和火山岩层序见于南非威特沃特斯兰德盆地下部。
前寒武纪的化石稀少，但在31亿年前的古老地层中已发现有原始菌、藻类的遗迹或遗体。前寒武纪以具有浮游的微生物和无核的到有核及单细胞的原生生物微化石为特征。约在20亿年前，大气圈才开始有氧的积累，在大气圈有相当的氧的含量后，生物得到了发展。由蓝-绿藻类衍生的底着叠层石广布于晚前寒武纪，而在约6.8亿年前出现有软躯体的多细胞的后生动物，称伊迪卡拉动物群。
对前寒武纪大部分时期的气候条件基本上还不了解，但已知在其晚期（约7亿年前）出现过广泛的冰川作用。前寒武纪岩体是金属矿产特别是铁、镍、金、铀和铜等的重要来源。铁矿床主要为沉积型，但也可能有属于火成成因的大型磁铁矿体。全世界镍产量的75%来自加拿大地盾安大略萨德伯里的一个大型侵入体。前寒武纪岩体中产出的金超过其他地质体的总和。现在世界金产量的一半来自南部非洲的威特沃特斯兰德的前寒武纪砾岩。其他有价值的矿产还有铂、银、铅、锌、铬、钴、锰、石墨、云母和滑石等。
前寒武纪地质学研究自地球形成开始，到寒武纪以前这一阶段的地球（主要是地壳）的特点及其演化的科学。是地质学的一个分支学科。
英国的A.塞奇威克于1836年首先建立了寒武纪，两年后又提出老于寒武纪地层这一前寒武系的概念。但当时称之为元古代。19世纪70年代北美地质学家开始进行前寒武纪地层的详细研究。美国的J.D.丹纳（1872）和S.F.埃蒙斯(1889)先后分别提出太古代和元古代这两个时代名称。1908年C.R.范海斯对美国和加拿大的上湖区的前寒武系进行研究，划分为两个地层单位，即：太古界和元古界。1955年美国地层命名委员会把它们合并为一个年代地层单位──前寒武系。后来，前寒武系二分被广泛承认，国际前寒武地层分会自1978年起就建议把它们分为同显生宙相并列的太古宙和元古宙两大时代单位。
20世纪60年代起，对地球早期历史的研究形成热潮。地层、岩石、构造、成矿作用，生物演化、同位素年代测定等方面的研究迅速开展起来，其中早前寒武纪绿岩带及地球早期地质演化等方面成就显著。
前寒武纪地质学的研究内容可主要归纳为：
①地质年代的划分。前寒武纪以25亿年为界，划分为太古宙和元古宙。其中元古宙又分为古元古代（25～16亿年）、中元古代（16～10亿年）和新元古代（10～6亿年）3个代。在中国，全国地层委员会同意元古宙的三分法，但界线分别定在18亿年和10亿年。
②岩石。前寒武纪岩石地区可分为3类，即高级变质区,低级变质区和未变质区。太古宙已知最老的西格陵兰岩石年龄为38亿年，最老的西澳大利亚的锆石年龄为42亿年。太古宙地区主要是由高级变质区和低级变质区所组成。高级变质区以变质程度高的岩石和大量的花岗质侵入岩所构成。部分为下地壳特点。低级变质区下部常为超镁铁－镁铁火山岩，中部为双峰式火山岩、上部具以浊积岩、沉积岩为代表的绿岩带。并可被花岗岩所包围，故又称为花岗－绿岩带。元古宙高级变质区大为减少，而且18～16亿年以后，在许多克拉通上出现了大量未变质的盖层岩石，并出现了如环斑花岗岩、斜长岩和古冰川等全球性事件。
③生物。前寒武纪化石稀少，最早的生命记录是在西澳大利亚发现35亿年的叠层石和丝状细菌。约20亿年前，大气圈内氧的积累使生物得到发展。生物圈由原核细胞生物发展到真核细胞生物，进而出现宏观藻类化石，以至后生动物群。
④构造运动。太古宙时大陆地壳已大部分形成，绿岩带比高级变质区构造环境更加活动，太古宙晚期有大规模的克拉通化。元古宙由于地壳已明显具有刚性特征，出现了向板块构造转变的构造体系，虽然后来的造山运动改造了早期板块活动痕迹，但陆块间的碰撞证据，在一些地盾或克拉通区仍然能够辨认。
⑤矿产。前寒武纪具有丰富的矿产资源。元古宙时生成了一些巨大型铁、金、铜、铅锌、铀等矿床，其储量或产量远大于其他地质时期。
由于前寒武岩层中缺乏生物化石，所以同位素地质年代学的研究方法十分重要；由于地球早期地壳热流值高，岩浆活动频繁，因此结晶岩石的研究相对突出；由于前寒武纪岩石在以后的年代里经受了复杂的改造，恢复其原始面貌和演化过程则须要多学科的综合研究；又由于前寒武纪时间跨度大，所以各阶段的地质条件及其研究方法也相差较大。
震旦纪(前寒武纪分为太古代、元古代两部分。元古代末期，大约从8.5-5.7亿年，被命名为震旦纪)已有了明确的生物证据，在动物界出现了低等的小型具硬壳的物种，以及大量裸露的高级动物，后者就是发现于澳大利亚的埃迪卡拉动物群。在植物方面表现为高级藻类（如红藻、褐藻类等）的进一步繁盛，宏观藻类也得到飞速的发展，这时的地球已彻底改变一片死寂、毫无生气的面貌了。
震旦纪（Sinian period）是元古代最后期一个独特的地史阶段。从生物的进化看，震旦系因含有无硬壳的后生动物化石，而与不含可靠动物化石的元古界有了重要的区别；但与富含具有壳体的动物化石的寒武纪相比，震旦系所含的化石不仅种类单调、数量很少而且分布十分有限。因此，还不能利用其中的动物化石进行有效的生物地层工作。震旦纪生物界最突出的特征是后期出现了种类较多的无硬壳后生动物，末期又出现少量小型具有壳体的动物。高级藻类进一步繁盛，微体古植物出现了一些新类型，叠层石在震旦纪早期趋于繁盛，后期数量和种类都突然下降。再从岩石圈的构造状况来看，震旦纪时地表上已经出现几个大型的、相对稳定的大陆板块，之上已经是典型的盖层沉积，与古生界相似。因此，震旦纪可以被认为是元古代与古生代之间的一个过渡阶段。
埃迪卡拉动物群主要由类似水母类、蠕虫类、海鳃纲的生物所组成，多保存为印痕化石，尽管它们的形态、结构都很原始，但它们被认为是20 世纪古生物学最重大的发现之一。这一发现使科学界摈弃了长期以来认为在寒武纪之前不可能出现后生动物化石的传统观念。所谓后生动物即是指相对于原生动物的各种多细胞动物。
通过对近20年来微古植物研究成果的总结，得出如下五个结论：(1)中国的晚前寒武纪发现了微古植物约128属,569种,可分为四大组合。(2)长城系(14～18亿年左右)主要是以细菌和蓝藻为代表的原核细胞生物占有生物界的时期,但其中已有真核细胞生物出现.另外有Chuaria状等化石的出现和广泛分布。(3)蓟县系(10～14亿年左右)是真核细胞中的高级藻类大量出现时期，红藻、褐藻、蓝藻相对减少。(4)青白口系(8～10亿年左右)是褐藻植物相对繁盛时期，并有Chuaria及Shouhsienia等化石(5)震旦系下统(7～8亿年左右)生物群特征与青自口系相近似，仍以藻类植物为主，有少量后生动物。震旦系上统(6～7亿年左右)动物界和植物界都有显著变化，微古植物出现新的类型，后生植物和软躯体的后生动物大量繁衍，末期有海绵及个别软舌螺类等具骨骼的后生动物。寒武纪开始，有大量多门类小壳动物，植物界则有刺球藻亚群,这表明生物界已发展到一个新阶段。
在前寒武纪地质学的研究中首先碰到的问题是均变论的方法是否适用于地球早期历史，
对中期历史适用到什么程度；其次，前寒武纪地壳无疑要经过垂直增长的过程，但世界上也已有良好的元古宙的地壳水平增长的例子，水平增长的板块机制从什么时候开始，各大陆的前寒武纪地质演化是否统一，有多大可比性。这些问题尚待进一步研究。研究趋势是进一步开展对前寒武纪时代划分以及重大地质事件的研究，运用地球化学和地球物理方法推测前寒武纪岩石圈的生长过程和对前寒武纪地壳的演化模式及其与成矿的关系，进而寻找特大型金属矿床等。
孙大中院士1932年6月20日出生于美丽的海港城市威海，幼年时全家迁居天津。解放不久，随经商的父亲到香港，就读于香港华南中学。返回内地后入南开中学学习，在地理老师和高年级同学的影响下对地质学产生了兴趣。1951年考入清华大学地质系。
孙大中院士是中国著名的前寒武纪地质和地球化学家，他为我国的前寒武纪地质事业贡献了毕生的精力。四十多年来，中国和他个人历尽了风雨坎坷，但他报效祖国的热忱不变，追求科学真谛矢志不移。好学、善思、勤奋使他在前寒武纪地质科研领域多有建树。辛勤耕耘的收获凝聚成7部专著(合著)，约120篇中英文学术论文，并获得1978年全国科学大会奖、国家自然科学二等奖和部级科技成果一、二、三等奖项共8次。